1 Цель работы

Целью данной работы являются исследование систем реально­го времени с относительными ограничениями на время пребывания заявок, использующих дисциплину обслуживания со смешанными приоритетами, анализ вариантов, построения таких дисциплин, а также определение оптимального значения быстродействия процес­сора в смысле выбранного критерия.

2 Дисциплины обслуживания со смешанными приоритетами.

Если необходимо выполнять жесткие ограничения на время ожидания отдельных заявок, это требует присваивания им абсолютных приоритетов. В результате этого время ожидания низкоприоритетных заявок может оказаться недопустимо большим. Чтобы вы­полнить требования ограничений по всем видам заявок, можно на­ряду с абсолютными приоритетами некоторым заявкам присвоить относительные приоритеты, а остальные заявки обслуживать без приоритетов. Такая дисциплина обслуживания называется смешан­ной.

Для систем с одним обслуживающим прибором выполняется закон сохранения времени ожидания для любой дисциплины обслу­живания (закон Клейнрока)

,

где - загрузка системы заявками типа i;

- время ожидания заявок i-го типа.

Вследствие действия данного закона в графике зависимости времени ожидания от номера приоритета, представленном на рисунке 1, появляются разрывы при переходе от одного класса заявок к другому. В данном примере все заявки разбиты на три класса. Заяв­кам типа 1, ..., М₁ присвоены абсолютные приоритеты (АП), заявкам M₁+1, ..., M₁+M₂ - относительные приоритеты (ОП) а заявки M₁+M₂+1, ..., М обслуживаются на основе бесприоритетной дисциплины (БП).

Используя различ­ные вариации значений M₁, M₂ и М₃, можно полу­чить смешанную дисцип­лину с разными сочета­ниями элементарных дис­циплин обслуживания (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость времени ожидания заявок от номера приоритета при дисциплине обслуживания со смешанными приоритетами

Окончательно для системы со смешанными приоритетами с тремя классами заявок выражения для средних значений времени ожида­ния заявок различных типов будут выглядеть следующим образом:

Для решения задачи распределения приорите­тов и выбора вариантов сочетания дисциплин об­служивания при дисциплине со смешанными приоритетами необходимо осуществить полный пере­бор всех возможных вариантов Показателем, определяющим необходимость изменения при­оритета некоторого потока, может служить относительное отклоне­ние времени ожидания, полученное при данном, распределении при­оритетов от допустимого времени .

.

Если для одних типов потоков заявок значительно отлича­ются от отклонений для других потоков, то необходимо изменить приоритеты или дисциплину обслуживание этих потоков. Распреде­ление приоритетов будет удовлетворительным, если для всех пото­ков заявок приблизительно одинаковы.

3 Порядок выполнения работы

3.1Анализируя ограничения на время ожидания и трудоёмкости выполнения заявок, сгруппируйте потоки так, чтобы можно было применить дисциплину обслуживания со смешанными приоритетами.

3.2 Составьте варианты комбинаций дисциплин обслужива­ния, которые имеет смысл использовать для рассматриваемой сис­темы. Используйте комбинации из двух элементарных дисциплин обслуживания типа: АП+ОП; АП+БП; ОП+БП.

3.3Для всех комбинаций проведите синтез системы так же, как и для систем с относительными ограни­чениями на время пребывания заявок с элементарными дисципли­нами обслуживания.

3.4 Для всех вариантов снимите зависимость времени ожидания от быстродействия процессора для всех потоков.

3.5 Определите быстродействие процессора, обеспечивающее все заданные ограничения для всех вариантов дисциплины об­служивания.

3.6 Определите значение функции штрафа для всех ва­риантов. Постройте графики зависимостей (В).

3.7 Выберите вариант дисциплины обслуживания исходя из минимально возможного быстродействия и минимального значения функции штрафа .

3.8 Сравните полученный результат с результатом, полу­ченным в предыдущей работе.

3.9 Постройте для выбранного варианта дисциплины об­служивания график зависимости времени ожидания от номера при­оритета. Нанесите на нём заданные ограничения. Определите , объясните полученные результаты.

4 Контрольные вопросы

4.1 Какая дисциплина обслуживания называется смешан­ной?

4.2 Сформулируйте закон сохранения времени ожидания.

4.3 Нарисуйте график зависимости времени ожидания от номера приоритета для смешанной дисциплины обслуживания.

4.4 Каким образом назначаются приоритеты и выбираются варианты сочетания дисциплин обслуживания?

4.5 Как определяется быстродействие процессора для сис­тем с дисциплиной обслуживания со смешанными приоритетами?

Лабораторная работа №4

Исследование характеристик многопроцессорных вычислительных систем с общей памятью